CN204536861U - 用于数控机床的数控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于数控机床的数控系统，数控系统包括嵌入式多核处理芯片、FPGA电路以及至少一驱动器接口，其中FPGA电路与嵌入式多核处理芯片连接，FPGA电路与驱动器接口连接，驱动器接口用于进一步与电机驱动器进行连接，并通过电机驱动器对相应的电机进行控制，其中嵌入式多核处理芯片包括至少一ARM核心和至少一DSP核心，ARM核心用于负责数控系统的控制处理，DSP核心用于负责数控系统的计算处理，本实用新型的数控系统成本低、功耗低、性价比高。
Description
技术领域
本实用新型涉及数控技术领域，尤其是涉及一种用于数控机床的数控系统。
背景技术
数控系统是数控机床等设备的控制系统，其主要是通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现对数控机床的动作控制，所控制的一般是位置、角度、速度等机械量和开关量，数控系统是数控机床等设备的核心部件。
现在市场上的经济型数控系统大多使用单CPU的x86架构，采用集中控制，分时处理的工作方式完成数控加工所需的数据计算、控制和通信等功能。由于单CPU架构的局限性，数控系统控制的实时性和加工精度等指标受到不同程度的制约，且成本和功耗均较高。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于数控机床的数控系统，能够解决现有技术中数控系统成本高、功耗高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种用于数控机床的数控系统，数控系统包括嵌入式多核处理芯片、FPGA电路以及至少一驱动器接口，其中FPGA电路与嵌入式多核处理芯片连接，FPGA电路与驱动器接口连接，驱动器接口用于进一步与电机驱动器进行连接，并通过电机驱动器对相应的电机进行控制，其中嵌入式多核处理芯片包括至少一ARM核心和至少一DSP核心，ARM核心用于负责数控系统的控制处理，DSP核心用于负责数控系统的计算处理。
其中，驱动器接口包括主轴驱动器接口和进给轴驱动器接口，电机驱动器包括主轴驱动器和进给轴驱动器，主轴驱动器接口用于连接主轴驱动器，进给轴驱动器接口用于连接进给轴驱动器，数控系统进一步包括编码器接口，编码器接口与FPGA电路连接，并进一步连接主轴编码器。
其中，数控系统进一步包括PLC接口，PLC接口与FPGA电路连接，并进一步连接PLC。
其中，数控系统进一步包括手轮接口，与FPGA电路连接，并进一步连接手轮。
其中，数控系统进一步包括键盘扫描接口，键盘扫描接口与FPGA电路连接，并进一步连接键盘。
其中，数控系统进一步包括温度传感器，温度传感器与嵌入式多核处理芯片连接。
其中，数控系统进一步包括SDRAM存储器、NAND FLASH存储器以及eMMC存储器，SDRAM存储器、NAND FLASH存储器以及eMMC存储器分别与嵌入式多核处理芯片连接。
其中，数控系统进一步包括SD接口和两个USB接口，其中SD接口与嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接SD卡，两个USB接口与嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步分别连接U盘和MCP。
其中，数控系统进一步包括RS232接口和两个EMAC接口，其中RS232接口与嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接上位机，两个EMAC接口与嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接以太网和Powerlink总线。
其中，数控系统进一步包括显示接口，其中显示接口与嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接显示器。
本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的用于数控机床的数控系统采用包括至少一ARM核心和至少一DSP核心嵌入式多核处理芯片，ARM核心用于负责数控系统的控制处理，DSP核心用于负责数控系统的计算处理，使得数控系统成本低、功耗低、性价比高。
附图说明
图1是本实用新型数控系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，图1是本实用新型数控系统一实施例的结构示意图。在本实施例中，数控系统优选应用于数控机床，但本实用新型对此不作限定，也可应用于其他数控产品上。本实用新型的数控系统包括嵌入式多核处理芯片101、FPGA电路102以及至少一驱动器接口。
嵌入式多核处理芯片101包括至少一ARM核心(图未示)和至少一DSP(digital signal processing，数字信号处理)核心(图未示)，ARM核心用于负责数控系统的控制处理，DSP核心用于负责数控系统的计算处理。伴随着电子行业的蓬勃发展，半导体技术发展迅速，嵌入式处理器的运算速度已经超过1GHz，嵌入式多核处理芯片101相比现有技术的X86处理器较便宜，且功耗比较低。在本实施例中，在能够满足系统要求的情况下，ARM核心和DSP核心均优选为一个。
FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。在本实施例中，FPGA电路102与驱动器接口连接，用于对某些功能接口进行控制。
驱动器接口用于进一步与电机驱动器进行连接，并通过电机驱动器对相应的电机进行控制，驱动器接口包括主轴驱动器接口301和进给轴驱动器接口302，电机驱动器包括主轴驱动器303和进给轴驱动器304，主轴驱动器接口301用于连接主轴驱动器303，进给轴驱动器接口302用于连接进给轴驱动器304，在本实施例中，主轴驱动器接口301优选为1个，连接用于驱动主轴电机305的主轴驱动器303，进给轴驱动器接口301和进给轴驱动器接口302均优选为4个，并一一对应，进给轴驱动器304可为伺服驱动器，伺服驱动器用于驱动伺服电机306。数控系统进一步包括编码器接口307，编码器接口307与FPGA电路102连接，并进一步连接主轴编码器308。
值得说明的是，本实用新型的数控系统还进一步包括若干功能接口，例如PLC接口401、手轮接口501、键盘扫描接口601、SD接口701、两个USB接口801、RS232接口705、两个EMAC接口901以及显示接口703。
其中，PLC接口401与FPGA电路102连接，并进一步连接PLC(图未示)，根据PLC程序可对数控系统进行程序控制，在本实施例中，包含两个PLC接口401，分别与FPGA电路102连接。手轮接口501与FPGA电路102连接，并进一步连接手轮502，手轮502用于用户对数控系统进行操作。键盘扫描接口601与FPGA电路102连接，并进一步连接键盘602，以使得用户输入相应指令。温度传感器706与嵌入式多核处理芯片101连接，温度传感器706能够监测温度，从而使数控系统处于一个较恒温的环境下工作。SD接口701与嵌入式多核处理芯片101连接，并用于进一步连接SD卡702，用户可根据实际情况选择不同内存的SD卡702对数控系统的内存进行扩充，同时SD卡还可用于对系统文件和用户数据进行备份。两个USB接口801与嵌入式多核处理芯片101连接，并用于进一步分别连接U盘802和MCP803(机床控制面板)。RS232接口705与嵌入式多核处理芯片101连接，并用于进一步连接上位机(图未示)，使得可通过上位机对数控系统进行控制。两个EMAC接口901与嵌入式多核处理芯片101连接，并用于进一步连接以太网902和Powerlink总线902，在本实施例中，Powerlink总线903为总线式通信接口。显示接口703与嵌入式多核处理芯片101连接，并用于进一步连接显示器704，用于显示相关数据，以供用户读取并操控数控系统。
数控系统进一步包括SDRAM存储器707、NAND FLASH存储器708、eMMC存储器709，SDRAM存储器707、NAND FLASH存储器708以及eMMC存储器709分别与嵌入式多核处理芯片101连接。在本实施例中，优选NAND FLASH存储器708存储数控系统启动文件，当然，在其他实施例中，也可以是eMMC存储器709或SD卡存储器702存储数控系统启动文件，本实用新型对此不作限定。
本实用新型的数控系统成本低、功耗低，且功能强大，具体请参考下表，下表为本实用新型的数控系统与不同品牌数控系统如西门子SINUMERIK 808D、发那科Fanuc 0i-MATE D、广州数控GSK 983MA的功能性差异。
| 数控系统功能 | SINUMERIK 808D | Fanuc 0i-MATE D | GSK 983MA | 本发明 |
| 显示功能 | LCD显示 | LCD显示 | LCD显示 | LCD显示 |
| 存储卡接口 | CF卡 | PCMCIA卡 | 无 | SD卡/eMMC |
| 主轴控制 | 模拟主轴 | 模拟+串行主轴 | 模拟主轴 | 模拟主轴 |
| 进给轴控制 | 最多3轴 | 最多4轴 | 最多5轴 | 最多4轴 |
| 手轮控制 | 最多2个 | 最多1个 | 最多1个 | 最多1个 |
| RS232接口 | 1个 | 2个 | 1个 | 1个 |
| USB接口 | 2个 | 无 | 1个 | 2个 |
| 温度监测 | 温度传感器 | 温度传感器 | 温度传感器 | 温度传感器 |
| PLC I/O | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
| 以太网口 | 无 | 有 | 无 | 有 |
| 总线式通信接口 | 无 | Profibus可选 | 无 | Powerlink可选 |
| 主控芯片 | x86 | x86 | x86 | MCU |
从上表可以看出，不同品牌数控系统在功能上差异不小，如SINUMERIK 808D只支持最多3轴，可支持第二手轮，没有以太网接口，没有总线式通信接口；Fanuc 0i-MATE D可支持串行主轴，可支持第二RS232串口，可选Profibus总线，但没有USB接口；GSK 983MA不支持外扩存储卡，没有以太网接口，没有总线式通信接口。而本实用新型的数控系统支持上表所列的所有功能，且选开放式Powerlink总线，适应性更强。
本实用新型的数控系统具有以下优点：
1.采用ARM核心和DSP核心双核式嵌入式处理芯片代替现有技术中的X86芯片，使得成本更低、功耗更低。
2.采用SDRAM存储器、NAND FLASH存储器以及eMMC存储器的组合式存储方案，使得系统文件可选择性存储，灵活了系统启动的运行方式。
3.双网口支持以太网和Powerlink总线，使得数控系统适应性更强。
4.功能接口齐全，满足所有用户要求。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于数控机床的数控系统，其特征在于，所述数控系统包括嵌入式多核处理芯片、FPGA电路以及至少一驱动器接口，其中所述FPGA电路与所述嵌入式多核处理芯片连接，所述FPGA电路与所述驱动器接口连接，所述驱动器接口用于进一步与电机驱动器进行连接，并通过所述电机驱动器对相应的电机进行控制，其中所述嵌入式多核处理芯片包括至少一ARM核心和至少一DSP核心，所述ARM核心用于负责所述数控系统的控制处理，所述DSP核心用于负责所述数控系统的计算处理。
2.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述驱动器接口包括主轴驱动器接口和进给轴驱动器接口，所述电机驱动器包括主轴驱动器和进给轴驱动器，所述主轴驱动器接口用于连接主轴驱动器，所述进给轴驱动器接口用于连接进给轴驱动器，所述数控系统进一步包括编码器接口，所述编码器接口与所述FPGA电路连接，并进一步连接主轴编码器。
3.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括PLC接口，所述PLC接口与所述FPGA电路连接，并进一步连接PLC。
4.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括手轮接口，与所述FPGA电路连接，并进一步连接手轮。
5.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括键盘扫描接口，所述键盘扫描接口与所述FPGA电路连接，并进一步连接键盘。
6.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括温度传感器，所述温度传感器与所述嵌入式多核处理芯片连接。
7.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括SDRAM存储器、NAND FLASH存储器以及eMMC存储器，所述SDRAM存储器、NAND FLASH存储器以及eMMC存储器分别与所述嵌入式多核处理芯片连接。
8.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括SD接口和两个USB接口，其中所述SD接口与所述嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接SD卡，所述两个USB接口与所述嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步分别连接U盘和MCP。
9.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括RS232接口和两个EMAC接口，其中所述RS232接口与所述嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接上位机，所述两个EMAC接口与所述嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接以太网和Powerlink总线。
10.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括显示接口，其中所述显示接口与所述嵌入式多核处理芯片连接，并用于进一步连接显示器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520099071.1U CN204536861U (zh) | 2015-02-11 | 2015-02-11 | 用于数控机床的数控系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016127782A1 (zh) * | 2015-02-11 | 2016-08-18 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 数控系统及数控机床 |
| CN110794770A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-14 | 刘文芳 | 一种可远程控制的三轴联动经济型数控系统 |
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2015
- 2015-02-11 CN CN201520099071.1U patent/CN204536861U/zh active Active
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